EP4101726A1 - System zum testen der korrekten abfolge und übertragung von für eine onboard-unit eines fahrzeugs vorgesehenen balisen- und/oder looptelegrammen - Google Patents
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- EP4101726A1 EP4101726A1 EP21178908.6A EP21178908A EP4101726A1 EP 4101726 A1 EP4101726 A1 EP 4101726A1 EP 21178908 A EP21178908 A EP 21178908A EP 4101726 A1 EP4101726 A1 EP 4101726A1
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- B61L27/60—Testing or simulation
Definitions
- the present invention relates to a system for testing the correct sequence and transmission of beacon and/or loop telegrams provided for an onboard unit of a vehicle.
- the trackside safety systems (interlocking, RBC, partly also control technology) must ensure both reliable signaling and smooth operation for rail traffic and optimally support the operating processes.
- the demands regarding capacity (throughput) have increased before and since the introduction of electronic security systems and will continue to increase due to social developments. At the same time, there is a demand for cheaper and less complex solutions (cost pressure from infrastructure operators).
- ETCS European Train Control System
- the information emitted by the balises is referred to as balise telegrams, the structure and coding of which is also regulated in the ETCS specification.
- the telegrams emitted by the loop cables are also standardized accordingly.
- balise group On the route itself, one to eight balises are grouped together in a so-called balise group transmit related information.
- beacon groups consist of a pair of beacons (two beacons), which often consist of a fixed data beacon (transmission of information that is not dependent on the signal aspect) and a transparent data beacon (transmission of information that is dependent on the signal aspect).
- the present invention is therefore based on the object of specifying a system for testing the correct sequence and transmission of beacon and/or loop telegrams provided for an onboard unit of a vehicle, which allows the real conditions to be transferred to the test environment and the tests also the real vehicle speed.
- beacon telegrams should always include the loop telegrams, unless it is clear from the content that it is only a beacon telegram or is only a loop telegram.
- the RF element therefore allows the real speed of the train to be simulated over the duration of the switch-on time.
- the RF element thus replaces the 27 MHz telepowering lobe emitted by the ETCS antenna in real train operation, with which the balises on the real track are inductively supplied with the electrical energy required to radiate the balise telegrams, i.e. a balise becomes only ready to transmit when the train (the ETCS antenna) passes over the electrical power induced in the balise.
- beacon telegrams Due to the multiplexability of the activation of the beacon telegrams, a series of beacon telegrams can be sent out in quick succession when there are several telegram generator instances, as this corresponds, for example, to the crossing of a beacon group equipped with several beacons, even at high train speeds.
- loop telegrams can also be transmitted to the ETCS antenna (vehicle antenna) before, between or after the individual balise telegrams, whereby the concept with the RF element is not used for the loop telegrams.
- the telegram generator instances virtually represent a number of the beacons arranged within a real beacon group.
- the programmable signal generator includes a telegram generator for a loop modem, the telegram provided for the loop cable being controllable with the loop cable radiated to the vehicle antenna.
- the figure 1 shows schematically the structure of a real train protection system on a rail vehicle 2, such as a locomotive or a control car with driver's cab, and the side of a track 4.
- a train can consist of the rail vehicle 2 and other attached wagons 6.
- a control unit OBU for ensuring the train protection functions (usually referred to as an onboard unit (OBU) in technical jargon) on the locomotive/control car and a vehicle antenna 8 associated with this control unit OBU, also called ETCS antenna.
- OBU onboard unit
- ETCS antenna a vehicle antenna 8 associated with this control unit OBU, also called ETCS antenna.
- a pair of balises with two ETCS balises 10a and 10b which can be part of an ETCS balise group comprising up to eight balises (not shown here), and a loop cable 12 (shown as a dashed line) are provided.
- the beacon pair 10a, 10b receives the beacon telegrams 16 to be emitted by the respective beacons 10a, 10b from a Lineside Electronic Unit (LEU) 14.
- LEU Lineside Electronic Unit
- the Balise only transmit a telegram with a fixed content previously programmed into the balise, such as the location information that is important for odometry on the vehicle.
- the OBU control unit receives data relevant to the journey of the rail vehicle via a proprietary railway mobile radio system, such as GSM-R, such as the speed profile for the route section ahead as well as the gradient profile, driving license (Movement Authority), etc.
- GSM-R proprietary railway mobile radio system
- this data is also transmitted to the control unit OBU by means of the balise telegrams 16 and the loop telegram 18 emitted by the loop cable 12 .
- the transmission of the beacon telegrams 16 is triggered with a 27 MHz telepowering signal 19 emitted by the vehicle antenna 8 (shown here symbolically as the vehicle "leading" radiation lobe) by the in the beacons 10a, 10b induced power the emission of balise telegrams 16 triggers.
- the contents of the balise telegram relevant for the guidance of the rail vehicle 2 are shown on a display DMI after reception with the vehicle antenna 8 and evaluation in the control unit OBU and are then decisive for the train driver. For example, non-compliance with the calculated braking curve can trigger emergency braking of the rail vehicle 2 .
- the figure 2 now shows the schematic structure of a system 20 for testing the correct sequence and transmission of balise telegrams 16 and loop telegrams 18, which are provided for the onboard unit OBU provided for controlling the rail vehicle, in particular in the context of rail-bound traffic, which is connected to the European train control system ETCS L0/L1/L2/L3 is operated.
- the beacon telegrams 16 and loop telegrams 18 provided for a specific route section can be stored, for example, in a computer 22 of a project planner as a series of beacon telegrams 16 and loop telegrams 18 or as a series of telegram codes representing them and transmitted via a corresponding data connection, such as eg an Ethernet connection, to a signal generator 24, which is implemented as part of an industrial computer.
- This programmable signal generator 24 prepares the beacon telegrams 16 and loop telegrams 18 intended for transmission by a beacon 26 or a loop modem 42 in such a way that the beacon and loop telegrams are transmitted via an interposed switch 28 in a desired order to a number of here five telegram generator instances 30a be activated until 30e.
- an Ethernet connection can now also be used for this connection.
- the telegram generator instances 30a to 30e now generate exactly the balise telegram 16 and loop telegram 18 intended for transmission as an output signal.
- the generated balise telegram 16 is switched through to the balise 26 in a multiplexed sequence corresponding to the intended series.
- the beacon telegrams 16 are now transmitted via the interface "C" (interface "C") defined and standardized in the ETCS standard in the same way as a beacon telegram 16 would be transmitted to the beacons 10a, 10b on the track. Due to the multiplexed output of the beacon telegrams 16 from the telegram generator instances 30a to 30d, the beacon 26 therefore represents the actual arrangement of the individual beacons in the corresponding beacon group provided in the direction of travel of the rail vehicle 2.
- the beacon 26 emits the switched-through beacon telegrams 16 to a first antenna loop 34 .
- a second antenna loop 36 then emits the balise telegram 16 picked up by the first antenna loop 34 to the vehicle antenna 8 (also called an ETCS antenna).
- the vehicle antenna 8 also called an ETCS antenna.
- the multiplexer 32 and the RF switch 40 provided by the service program running on the signal generator 24, the intended series of balise telegrams can now be emitted to the vehicle antenna 8.
- the duty cycle on the RF switch 40 simulate 16 different train speeds for the transmission of the balise telegrams.
- a short duty cycle corresponds to a high train speed and vice versa.
- the vehicle antenna 8 At a train speed of 360 km/h (100 m/s), for example, the vehicle antenna 8 would only be in the transmission range of the second antenna loop 36 for a period of about 10 ms in the real environment.
- the RF switch 40 therefore only switches the balise telegram 16 received at the first loop antenna 34 through to the second antenna loop 36 for approximately 5 ms. Since the next beacon of a pair of beacons follows in the track area after a few additional meters of travel, the multiplexer 32 must now also be controlled in such a way that the next beacon telegram is already available after a few more milliseconds. The transmission paths and contents can therefore be tested comparatively easily, even for very different speeds, even if these two antenna loops 34, 36 do not actually exist in the real track environment.
- the two antenna loops 34, 36 here form an arrangement which is required for the switchable coupling and decoupling of the telegrams into the second antenna loop 36.
- this arrangement has hardly any influence on the properties of the balise telegram transmission from the balise's transmitting antenna directly to the vehicle antenna, which differ from the real system on the track.
- the vehicle antenna 8 connected to the onboard unit OBU now detects the series of beacon and loop telegrams emitted by the second antenna loop 36 or the loop cable 12 and feeds them to a correspondingly configured analysis unit.
- This analysis unit can also be the computer 22 of the project planner, for example.
- the analysis unit compares the series of received with the vehicle antenna 8 Beautyse telegrams 16 and loop telegrams 18 with the intended series of balise and loop telegrams and verifies the correct transmission of the series of balise telegrams 16 and loop telegrams 18.
- the OBU can also be checked whether the OBU is correct, ie as it has been projected, to the received series of balise telegrams 16 and loop telegrams 18, for example by issuing the correct ones data to the DMI display in the driver's cab.
- a plurality of telegram generator instances 30a to 30e are provided in this exemplary embodiment, these can generate the beacon and loop telegrams provided for them independently of one another when the switch 32 is controlled by the signal generator 24, which means that the beacon and loop telegrams can also be used for the one high speed to be simulated high number of cycles at the multiplexer 32 switched quickly and then ultimately with the second antenna loop 36 on the vehicle antenna 8 can be radiated.
- the programmable signal generator 24 also controls a telegram generator entity 30e for the loop cable 12, with the loop telegram 18 provided for the loop cable 12 being controllable accordingly and with a so-called Euroloop modem (ELM) 42 with the loop cable 12 to the vehicle antenna 8 is transmitted.
- ELM Euroloop modem
- the system 20 disclosed here can be used to map the beacon telegrams 16 and loop telegrams 18 based on the tool landscape known today.
- the computer 22 makes the so-called series of balise and loop telegrams available to the industrial computer 24 in the form of ETCS target system files with the corresponding ETCS telegram contents.
- the service program installed therein processes the route information, such as the position of the beacons, and makes the beacon and loop telegrams available to the programmable telegram generator instances 30a to 30e.
- the vehicle antenna 8 receives the balise telegrams 16 and loop telegrams 18, which are from the telegram generator instances 30a to 30e are output and are radiated in a time-controlled manner to the vehicle antenna 8 with the RF switch 40 controlled by the industrial computer.
- the vehicle antenna 8 connected to the OBU sees a “moving” beacon/Euroloop infrastructure.
- This system 20 thus enables the configuration data and the complete behavior of the OBU to be simulated and checked in real time, ie on a 1:1 time scale or in fast motion/slow motion, for simulating varying vehicle speeds.
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Testen der korrekten Abfolge und Übertragung von für eine Onboard-Unit eines Fahrzeugs vorgesehenen Balisen- und/oder Looptelegrammen.
- Die streckenseitigen Sicherungsanlagen (Stellwerk, RBC, zum Teil auch Leittechnik) müssen für den Bahnverkehr sowohl einen signaltechnisch sicheren als auch einen reibungslosen Betriebsablauf gewährleisten und die Betriebsprozesse optimal unterstützen. Die Ansprüche bzgl. Kapazität (Durchsatz) sind vor und seit der Einführung elektronischer Sicherungsanlagen gestiegen und werden aufgrund der gesellschaftlichen Entwicklung weiterhin ansteigen. Gleichzeitig steht die Forderung nach günstigeren und weniger komplexen Lösungen (Kostendruck seitens Infrastrukturbetreiber) dazu im Raum.
- Mit der zunehmenden Einführung eines für die europäische Union einheitlichen Zugbeeinflussungssystems, bekannt als European Train Control System (ETCS), werden die oft proprietären nationalen Zugsicherungssysteme zunehmend abgelöst werden. Grob gesagt sind im ETCS drei Ausbaustufen gemäss ETCS Level 1, 2 und 3 vorgesehen. Für die Übertragung der Ortsinformation (Odometrie), Fahrerlaubnis, Geschwindigkeitsprofile und ähnlichen für die Führung des Zuges relevante Daten werden gleisseitig im Rahmen von ETCS normierte Balisen und Loop-Kabel eingesetzt. Dabei werden die von den Balisen abgestrahlten Informationen als Balisentelegramme bezeichnet, deren struktureller Aufbau und Kodierung ebenfalls in der ETCS-Spezifikation geregelt ist. Ebenso sind auch die von den Loop-Kabel abgestrahlten Telegramme entsprechend normiert.
- In der Strecke selbst werden in einer sogenannten Balisengruppe ein bis acht Balisen zusammen gruppiert, welche zusammengehörende Informationen übertragen. In der Regel bestehen solche Balisengruppen aus einem Balisenpaar (zwei Balisen), wobei sich diese oft aus einer Fixdatenbalise (Übertragung von nicht signalbildabhängigen Informationen) und einer Transparentdatenbalise (Übertragung von signalbildabhängigen Informationen) zusammensetzt.
- Für die Ausrüstung einer Strecke mit einem Zugsicherungssystem nach ETCS müssen daher vergleichsweise komplexe Projektierungen hinsichtlich der Positionen der Balisengruppe sowie der durch die in der Balisengruppe vorgesehenen Balisen abgestrahlten Balisentelegramme vorgenommen werden. Zur Durchführung der Verifizierung der Projektierungen sind daher schon gewisse Testapplikationen und Simulationstools verfügbar, die jedoch die wichtigen physikalischen Aspekte der notwendigen Überprüfungen, wie die Übertragung der Balisentelegramme über den Luftspalt auf die Onboard-Unit (OBU) und die realen Fahrzeuggeschwindigkeiten, nicht abdecken können. Daher bedarf es umfangreicher Testfahrten, die in der Regel nur während der Randzeiten in Nachtstunden durchgeführt werden können, zur Verifizierung der projektierten Balisengruppen und der durch sie abgestrahlten Balisentelegramme. Derselbe Sachverhalt trifft auch auf die Verifizierung der mit den Loops übertragenen Looptelegramme zu.
- Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zum Testen der korrekten Abfolge und Übertragung von für eine Onboard-Unit eines Fahrzeugs vorgesehenen Balisen- und/oder Looptelegrammen anzugeben, das erlaubt die realen Verhältnisse in die Testumgebung zu übertragen und die Tests auch mit der realen Fahrzeuggeschwindigkeit durchzuführen. Um im gesamten nachfolgenden Text nicht überall Balisen- und/oder Loop-Telegramme schreiben zu müssen, sollen nachfolgend unter dem Begriff der Balisentelegramme auch immer die Loop-Telegramme mit inkludiert sein, ausser es ist inhaltlich klar, dass es sich nur um ein Balisentelegramm oder nur um ein Loop-Telegramm handelt.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein System zum Testen der korrekten Abfolge und Übertragung von Balisen- und/oder Looptelegrammen, die für eine zur Steuerung eines Fahrzeugs vorgesehene Onboard-Unit vorgesehen sind, insbesondere im Rahmen des schienengebundenen Verkehrs nach ETCS, gelöst, welches die folgenden Komponenten umfasst:
- a) eine Steuereinheit mit einem Telegramm-Speicher zur Speicherung der für eine Zugfahrt entlang eines Streckenabschnitts vorgesehenen Serie von Balisentelegrammen bzw. zur Speicherung von diese Balisentelegramme repräsentierende Serie von Telegrammcodes;
- b) ein programmierbarer Signalgenerator, der die Balisentelegramme zur Abstrahlung durch eine Balise aufbereitet, wobei der Signalgenerator mindestens eine Telegrammgeneratorinstanz aufweist, deren Ausgangssignal als Balisentelegramm multiplexbar an die Balise durchschaltbar ist und zuvor ggfs. den Telegrammcode in das entsprechende Balisentelegramm umwandelt;
- c) eine zur Abstrahlung der durchgeschalteten Balisentelegramme vorgesehene Balise;
- d) eine erste Antennenschleife zur Aufnahme des von der Balise abgestrahlten Balisentelegramms;
- e) eine zweite Antennenschleife zur Abstrahlung des von der ersten Antennenschleife aufgenommenen Balisentelegramms, wobei zwischen die erste und die zweite Antennenschleife ein steuerbares RF-Glied zur steuerbaren Einschaltung der Übertragung des Balisentelegramms an die zweite Antennenschleife geschaltet ist;
- f) eine mit der Onboard-Unit assoziierbare Fahrzeugantenne zur Erfassung der von der zweiten Antennenschleife abgestrahlten Balisentelegramme; und
- g) eine Analyseeinheit, die die mit der Fahrzeugantenne empfangene Serie von Balisen- und/oder Looptelegrammen mit der vorgesehenen Serie von Balisen- und/oder Looptelegrammen vergleicht.
- Auf diese Weise ist es möglich die Balisentelegramme beispielsweise im Bereich einer Balisengruppe, die aus einer bis acht Balisen besteht, unter realen Bedingungen auf die Fahrzeugantenne zu übertragen, um dann die übermittelten Balisentelegramme mit der OBU auswerten zu können. Das RF-Glied erlaubt es daher über die Dauer der Einschaltzeit die reale Geschwindigkeit des Zuges zu simulieren. Das RF-Glied ersetzt so die von der im realen Zugbetrieb von der ETCS-Antenne abgestrahlten 27 MHz-Telepowering-Keule, mit der die im realen Gleis befindlichen Balisen induktiv mit der zur Abstrahlung der Balisentelegramme erforderlichen elektrischen Energie versorgt werden, d.h. eine Balise wird erst durch die bei der Überfahrt des Zuges (der ETCS-Antenne) in die Balise induzierte elektrische Leistung sendebereit. Durch die Multiplexbarkeit der Aufschaltung der Balisentelegramme kann so bei Vorliegen mehrerer Telegrammgeneratorinstanzen deren ausgegebene Balisentelegramme in kurzer Folge eine Serie von Balisentelegrammen ausgesendet werden, wie dies beispielsweise der Überfahrt einer mit mehreren Balisen ausgestatteten Balisengruppe auch bei hoher Zuggeschwindigkeit entspricht. Auf dieselbe Weise können vor, zwischen oder nach den einzelnen Balisentelegrammen auch Looptelegramme an die ETCS Antenne (Fahrzeugantenne) übertragen werden, wobei für die Loop-Telegramme nicht das Konzept mit dem RF-Glied zur Anwendung kommt.
- Dementsprechend kann es daher in einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl von Telegrammgeneratorinstanzen vorgesehen ist, die entsprechend von der Steuereinheit beaufschlagt unabhängig voneinander die jeweils die vorgesehenen Balisentelegramme erzeugen. Somit bilden die Telegrammgeneratorinstanzen virtuell eine Anzahl der innerhalb einer realen Balisengruppe angeordneten Balisen ab.
- Da auch Haltepunkte in einem Gleis oft hinsichtlich der Abstrahlung der Balisentelegramme mit einem Loopkabel ausgestattet sind, ist es vorteilhaft, wenn der programmierbare Signalgenerator einen Telegrammgenerator für ein Loop-Modem umfasst, wobei das für das Loop-Kabel vorgesehene Telegramm steuerbar mit dem Loop-Kabel an die Fahrzeugantenne abgestrahlt wird.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
- Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand der anhängenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
- Figur 1
- den schematischen Aufbau eines realen Zugsicherungssystems auf der Fahrzeug- und Gleisseite; und
- Figur 2
- den schematischen Aufbau eines Systems zum Testen der korrekten Abfolge und Übertragung von Balisen- und Looptelegrammen, die für eine zur Steuerung eines Fahrzeugs vorgesehene Onboard-Unit vorgesehen sind.
- Die
Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau eines realen Zugsicherungssystems auf einem Schienenfahrzeug 2, wie z.B. einer Lokomotive oder eines Steuerwagens mit Führerstand, und der Seite eines Gleises 4. Ein Zug kann dabei aus dem Schienenfahrzeug 2 sowie weiteren anhängenden Waggons 6 bestehen. - Im vorliegenden Kontext besonders bedeutsam auf der Fahrzeugseite sind eine Steuerungseinheit OBU zur Sicherstellung der Zugsicherungsfunktionen (im Fachjargon meist als Onboard-Unit (OBU) bezeichnet) auf der Lokomotive/Steuerwagen und eine mit dieser Steuerungseinheit OBU assoziierte Fahrzeugantenne 8, auch ETCS-Antenne genannt. Auf der Gleisseite entsprechend sind ein Balisenpaar mit zwei ETCS-Balisen 10a und 10b, das Bestandteil einer im Rahmen von ETCS bis zu acht Balisen umfassenden hier nicht weiter dargestellten Balisengruppe sein kann, und ein Loop-Kabel 12 (als gestrichelte Linie dargestellt) vorgesehen. Dabei erhält das Balisenpaar 10a, 10b die von den jeweiligen Balisen 10a, 10b abzustrahlenden Balisentelegramme 16 von einer Lineside Electronic Unit (LEU) 14. Besteht keine Verbindung zu einer LEU, wie dies bei einer Fixdatenbalise in der Regel der Fall ist, wird von der Balise nur ein zuvor entsprechend in die Balise programmiertes Telegramm festen Inhalts, wie z.B. die für die Odometrie auf dem Fahrzeug bedeutsame Ortsinformation, übertragen. Von einem Radio Block Center (RBC) erhält die Steuerungseinheit OBU über ein proprietäres Bahnmobilfunksystem, wie z.B. GSM-R, für die Fahrt des Schienenfahrzeugs relevante Daten, wie zum Beispiel das Geschwindigkeitsprofil für den vorausbefindlichen Streckenabschnitt sowie Neigungsprofil, Fahrerlaubnis (Movement Authority) etc. Je nach Ausstattung der Strecke mit dem ETCS Level werden diese Daten aber eben auch mittels der Balisentelegramme 16 und dem vom Loop-Kabel 12 abgestrahlten Looptelegramm 18 auf die Steuerungseinheit OBU übertragen.
- Bei der Ausrüstung eines Streckenabschnitts mit einem ETCSkonformen Zugsicherungssystem müssen daher die Positionen und die von den positionierten Balisenguppen durch deren Balisen 10a, 10b abgestrahlten Balisentelegramme 16 projektiert und vor bzw. bei der Inbetriebnahme und/oder der Maintenance hinsichtlich der korrekten Übertragung überprüft werden. Derartige Überprüfungen können oft nur in den nächtlichen Randstunden durch entsprechende Zugüberfahrten mit entsprechend ausgerüsteten Messfahrzeugen vorgenommen werden. Dabei ist leicht nachvollziehbar, dass das begrenzte nächtliche Zeitfenster und die Nachtstunden per se diese Überprüfungen nicht grundsätzlich vereinfachen.
- Bei der in der zeichnerischen Darstellung der
Figur 1 vorgesehenen Fahrt des Schienenfahrzeugs 2 von rechts nach links wird die Aussendung der Balisentelegramme 16 mit einem von der Fahrzeugantenne 8 abgestrahlten 27 MHz-Telepowering-Signal 19 (hier symbolisch als dem Fahrzeug «vorauseilende» Abstrahlkeule eingezeichnet) getriggert, indem die in den Balisen 10a, 10b induzierte Leistung die Abstrahlung der Balisentelegramme 16 auslöst. Die für die Führung des Schienenfahrzeugs 2 relevanten Inhalte des Balisentelegramms werden nach Empfang mit der Fahrzeugantenne 8 und Auswertung in der Steuereinheit OBU auf einem Display DMI angezeigt und sind dann für den Triebfahrzeugführer massgeblich. So kann beispielsweise die Nicht-Einhaltung der berechneten Bremskurve eine Zwangsbremsung des Schienenfahrzeugs 2 auslösen. - Die
Figur 2 zeigt nun den schematischen Aufbau eines Systems 20 zum Testen der korrekten Abfolge und Übertragung von Balisentelegrammen 16 und Looptelegrammen 18, die für die zur Steuerung des Schienenfahrzeugs vorgesehene Onboard-Unit OBU vorgesehen sind, insbesondere im Rahmen des schienengebundenen Verkehrs, welcher mit dem europäischen Zugsicherungssystem ETCS L0/L1/L2/L3 betrieben wird. Die für einen bestimmten Streckenabschnitt vorgesehenen Balisentelegramme 16 und Looptelegrammen 18 können beispielsweise in einem Rechner 22 eines Projektierers als Serie von Balisentelegrammen 16 und Looptelegrammen 18 bzw. als Serie von diese repräsentierende Telegrammcodes abgespeichert und über eine entsprechende Datenverbindung, wie. z.B. eine Ethernet-Verbindung, an einen Signalgenerator 24, der im Rahmen eines Industriecomputers realisiert ist, übertragen werden. Dieser somit programmierbare Signalgenerator 24 bereitet die zur Abstrahlung durch eine Balise 26 bzw. ein Loopmodem 42 vorgesehenen Balisentelegramme 16 und Looptelegrammen 18 so auf, dass die Balisen- und Looptelegramme über einen zwischengeschalteten Switch 28 in einer gewünschten Reihenfolge auf eine Anzahl von hier fünf Telegrammgeneratorinstanzen 30a bis 30e aufgeschaltet werden. Für diese Verbindung kann nun beispielsweise auch wieder eine Ethernet-Verbindung genutzt werden. - Die Telegrammgeneratorinstanzen 30a bis 30e generieren als Ausgangssignal nun exakt das zur Abstrahlung vorgesehene Balisentelegramm 16 und Looptelegramm 18. Mittels eines von dem Signalgenerator 24 gesteuerten RF-Multiplexers 32 werden die generierten Balisentelegramm 16 in entsprechend der vorgesehenen Serie gemultiplexter Reihenfolge an die Balise 26 durchgeschaltet. Dabei erfolgt die Übermittlung der Balisentelegramme 16 nun über die in der ETCS Norm definierte und normierte Schnittstelle «C» (Interface «C») in der Weise, wie auch im Gleis ein Balisentelegramm 16 an die Balise 10a, 10b übertragen werden würde. Die Balise 26 repräsentiert daher aufgrund der gemultiplexten Ausgabe der Balisentelegramme 16 von den Telegrammgeneratorinstanzen 30a bis 30d die eigentliche in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs 2 vorgesehene Anordnung der einzelnen Balisen in der entsprechenden Balisengruppe.
- Die Balise 26 strahlt die durchgeschalteten Balisentelegramme 16 an eine erste Antennenschleife 34 ab. Eine zweite Antennenschleife 36 strahlt dann das von der ersten Antennenschleife 34 aufgenommene Balisentelegramm 16 an die Fahrzeugantenne 8 (auch ETCS-Antenne genannt) ab. Dabei sind neben zwei Schleifen-Abschlusswiderständen 38a, 38b weiter ein zwischen die erste und die zweite Antennenschleife 34, 36 geschalteter und mittels des Signalgenerators 24 steuerbarer RF-Schalter 40 zur steuerbaren Einschaltung der Übertragung des auf der ersten Antennenschleife 34 empfangenen Balisentelegramms 16 an die zweite Antennenschleife 36 vorgesehen. Bei einer entsprechend von dem auf dem Signalgenerator 24 ausgeführten Dienstprogramm vorgesehenen zeitlichen Synchronisation des Switches 28, des Multiplexers 32 und des RF-Schalters 40 kann nun die vorgesehene Serie von Balisentelegrammen an die Fahrzeugantenne 8 abgestrahlt werden. Auf diese Weise lassen sich durch die entsprechende Auswahl der Einschaltdauer am RF-Schalter 40 für die Übertragung der Balisentelegramme 16 verschiedene Zuggeschwindigkeiten simulieren. Eine kurze Einschaltdauer entspricht dabei einer hohen Zuggeschwindigkeit und umgekehrt.
- Bei einer Zuggeschwindigkeit von beispielsweise 360 km/h (100 m/s) würde sich die Fahrzeugantenne 8 im realen Umfeld nur für eine Dauer von etwa 10 ms im Übertragungsbereich der zweiten Antennenschleife 36 befinden. Daher schaltet der RF-Schalter 40 das an der ersten Loopantenne 34 empfangene Balisentelegramm 16 auch nur für etwa 5 ms an die zweite Antennenschleife 36 durch. Da sich im Gleisbereich die nächste Balise eines Balisenpaares schon nach wenigen zusätzlichen Metern weiterer Fahrt anschliesst, muss der Multiplexer 32 nun auch so gesteuert sein, dass das nächste Balisentelegramm bereits nach wenigen weiteren Millisekunden zur Verfügung steht. Somit lassen sich die Übertragungswege und -inhalte daher vergleichsweise einfach auch für ganz unterschiedliche Geschwindigkeiten testen, auch wenn es diese beiden Antennenschleife 34, 36 eigentlich im realen Gleisumfeld nicht gibt. Die beiden Antennenschleifen 34, 36 bilden aber hier eine Anordnung, welche für das schaltbare Ein- und Auskoppeln der Telegramme in die zweite Antennenschleife 36 benötigt wird. Diese Anordnung hat jedoch kaum Einfluss auf die gegenüber dem Echtsystem im Gleis abweichenden Eigenschaften der Balisentelegrammübertragung von der Sendeantenne der Balise direkt auf die Fahrzeugantenne.
- Die mit der Onboard-Unit OBU verbundene Fahrzeugantenne 8 erfasst nun die von der zweiten Antennenschleife 36 bzw. dem Loopkabel 12 abgestrahlte Serie von Balisen- und Looptelegrammen und führt diese einer entsprechend ausgestalteten Analyseeinheit zu. Diese Analyseeinheit kann beispielsweise auch der Rechner 22 des Projektierers sein. Die Analyseeinheit vergleicht dann die mit der Fahrzeugantenne 8 empfangene Serie von
Balisentelegrammen 16 und Looptelegrammen 18 mit der vorgesehenen Serie von Balisen- und Looptelegrammen und verifiziert die korrekte Übertragung der Serie von Balisentelegrammen 16 und Looptelegrammen 18. Zugleich oder alternativ kann auch geprüft werden, ob die OBU richtig, d.h. wie es projektiert worden ist, auf die empfangene Serie von Balisentelegrammen 16 und Looptelegrammen 18, beispielsweise durch die Ausgabe der richtigen Daten an das im Führerstand befindliche Display DMI, reagiert. - Da in diesem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Telegrammgeneratorinstanzen 30a bis 30e vorgesehen sind, können diese bei entsprechender Steuerung des Switches 32 durch den Signalgenerator 24 unabhängig voneinander die jeweils für sie vorgesehenen Balisen- und Looptelegramme erzeugen, wodurch die Balisen- und Looptelegramme auch bei der für eine hohe Geschwindigkeit zu simulierende hohe Taktzahl am Multiplexer 32 entsprechend schnell geschaltet und dann letztendlich mit der zweiten Antennenschleife 36 auf die Fahrzeugantenne 8 abgestrahlt werden können. Weiter steuert der programmierbare Signalgenerator 24 auch eine Telegrammgeneratorinstanz 30e für das Loop-Kabel 12, wobei das für das Loop-Kabel 12 vorgesehene Looptelegramm 18 entsprechend steuerbar und mit einem sogenannten Euroloop-Modem (ELM) 42 mit dem Loop-Kabel 12 an die Fahrzeugantenne 8 übertragen wird.
- Mit dem hier offenbarten System 20 lässt sich eine Projektierung der Balisentelegramme 16 und Looptelegrammen 18 basierend auf der heute bekannten Toollandschaft abbilden. Mit dem Rechner 22 wird die hier so genannte Serie von Balisen- und Looptelegrammen in Form von ETCS-Zielsystemdateien mit den entsprechenden ETCS-Telegramminhalten dem Industriecomputer 24 zur Verfügung gestellt. Das darin installierte Dienstprogramm verarbeitet die Fahrweginformationen, wie z.B. die Position der Balisen, und stellt die Balisen- und Looptelegramme den programmierbaren Telegrammgeneratorinstanzen 30a bis 30e zur Verfügung. Die Fahrzeugantenne 8 empfängt die Balisentelegramme 16 und Looptelegrammen 18, welche von den Telegrammgeneratorinstanzen 30a bis 30e ausgegeben werden und mit dem von dem Industriecomputer gesteuerten RF-Schalter 40 zeitlich gesteuert an eben die Fahrzeugantenne 8 abgestrahlt werden. So sieht die mit der OBU verbundene Fahrzeugantenne 8 eine «fahrende» Balisen-/Euroloop-Infrastruktur. Dieses System 20 ermöglicht so die Projektierungsdaten und das komplette Verhalten der OBU in Echtzeit, d.h. im Zeitmassstab 1:1 oder im Zeitraffer/Zeitlupe, zur Simulation variierenden Fahrzeuggeschwindigkeiten nachzubilden und zu überprüfen.
Claims (3)
- System (20) zum Testen der korrekten Abfolge und Übertragung von Balisen- und/oder Loop-Telegrammen (16, 18), die für eine zur Steuerung eines Fahrzeugs (2) vorgesehene Onboard-Unit (OBU) vorgesehen sind, insbesondere im Rahmen des schienengebundenen Verkehrs nach ETCS, umfassend:a) eine Steuereinheit (22) mit einem Telegramm-Speicher zur Speicherung der für eine Zugfahrt entlang eines Streckenabschnitts vorgesehenen Serie von Balisentelegrammen (16) bzw. zur Speicherung von diese Balisentelegramme (16) repräsentierende Serie von Telegrammcodes;b) ein programmierbarer Signalgenerator (24), der die Balisentelegramme (16) zur Abstrahlung durch eine Balise (26) aufbereitet, wobei der Signalgenerator (24) mindestens eine Telegrammgeneratorinstanz (30a bis 30e) aufweist, deren Ausgangssignal als Balisentelegramm (16) multiplexbar an die Balise (26) durchschaltbar ist und zuvor ggfs. den Telegrammcode in das entsprechende Balisentelegramm (16) umwandelt;c) eine zur Abstrahlung der durchgeschalteten Balisentelegramme (16) vorgesehene Balise (26);d) eine erste Antennenschleife (34) zur Aufnahme des von der Balise (26) abgestrahlten Balisentelegramms (16);e) eine zweite Antennenschleife (36) zur Abstrahlung des von der ersten Antennenschleife (34) aufgenommenen Balisentelegramms (16), wobei zwischen die erste und die zweite Antennenschleife (34, 36) ein steuerbares RF-Glied (40) zur steuerbaren Einschaltung der Übertragung des Balisentelegramms (16) an die zweite Antennenschleife (36) geschaltet ist;f) eine mit der Onboard-Unit (OBU) assoziierbare Fahrzeugantenne (8) zur Erfassung der von der zweiten Antennenschleife (36) abgestrahlten Balisentelegramme (16); undg) eine Analyseeinheit (22), die die mit der Fahrzeugantenne (8) empfangene Serie von Balisentelegrammen (16) mit der vorgesehenen Serie von Balisentelegrammen (16) vergleicht.
- System (20) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Mehrzahl von Telegrammgeneratorinstanzen (30a bis 30e) vorgesehen sind, die entsprechend von dem Signalgenerator (24) beaufschlagt unabhängig voneinander die jeweils für sie vorgesehenen Balisentelegramme (16) erzeugen. - System (20) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der programmierbare Signalgenerator (24) eine Telegrammgeneratorinstanz (30e) für ein Loopmodem (42) umfasst, wobei das für das Loop-Kabel (12) vorgesehene Looptelegramm (18) steuerbar mit dem Loop-Kabel (12) an die Fahrzeugantenne (8) abgestrahlt wird.
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CN116149303B (zh) * | 2023-04-20 | 2023-08-29 | 卡斯柯信号(北京)有限公司 | 一种列车远程限制驾驶模式的测试方法及装置 |
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